全固態(tài)電池是指電極和電解質(zhì)等組成部分均為固態(tài)的電池,能量密度高、安全性能好、循環(huán)壽命長,是電動汽車?yán)硐氲碾娔艽鎯ρb置。固態(tài)電解質(zhì)因為離子電導(dǎo)率較低以及電極與電解質(zhì)之間的界面性能不理想,限制了全固態(tài)鋰離子電池的商業(yè)化發(fā)展與應(yīng)用,是全固態(tài)鋰離子電池亟需解決的兩大問題。鋰離子固態(tài)電解質(zhì)可分為三大類:聚合物、硫化物和氧化物。聚合物的電化學(xué)勢窗較窄、室溫電導(dǎo)率低、依然存在一定的可燃風(fēng)險;硫化物制備與使用環(huán)境苛刻（對空氣敏感、容易氧化、遇水容易產(chǎn)生硫化氫等有毒氣體）、對金屬鋰與氧化物正極均不穩(wěn)定;氧化物固態(tài)電解質(zhì)的電化學(xué)勢窗較寬、在空氣中穩(wěn)定、可用于高電位正極體系、部分電解質(zhì)對金屬鋰穩(wěn)定,有比較好的應(yīng)用前景。在氧化物固態(tài)電解質(zhì)中,NASICON型固態(tài)電解質(zhì)Li_1.5Al_0.5Ge_1.5（PO₄）₃（LAGP）具有較高的離子電導(dǎo)率、穩(wěn)定性和較寬的電化學(xué)勢窗,與金屬鋰有較好的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性,但其離子電導(dǎo)率與實用水平仍有一定的差距。本文基于LAGP的制備工藝優(yōu)化和B族元素?fù)诫s改善LAGP的電... 

【文章來源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

微波燒結(jié)與傳統(tǒng)燒結(jié)對比圖

如圖2.1所示,將碳酸鋰LiCO3,氧化鋁Al2O3,二氧化鍺GeO2和磷酸二氫銨(NH4)H2PO4按照摩爾比例Li：Al：Ge：P = 1.5：0.5：1.5：3稱量準(zhǔn)備,另外加入10％過量的Li以補(bǔ)償熔化過程中Li的損失；然后將稱量好的粉末倒入200ml瑪瑙球磨罐中,并在其中放置一定數(shù)量和比例的瑪瑙球,以200r/min球磨2h混合粉末；將球磨過的粉末在瑪瑙研缽中研磨后倒入氧化鋁坩堝中,并將其放入低溫馬弗爐中加熱至380℃保溫6h用于分解粉末中的氨；將分解所得粉末在瑪瑙研缽中研磨10min后倒入鉑金坩堝放置在高溫馬弗爐中加熱至1380℃保溫2h使粉末融化；然后將液態(tài)的LAGP前驅(qū)體在1380℃時迅速用坩堝鉗取出并倒入直徑12mm的已經(jīng)在錫爐提前預(yù)熱至500℃的圓柱模具,之后迅速將模具放入提前達(dá)到500℃的低溫馬弗爐中,保溫一小時,而后隨爐冷卻至室溫,得到未結(jié)晶的LAGP玻璃柱。使用金剛石線切割將玻璃柱切割成厚度為200μm的LAGP玻璃圓片。（如圖3.2）將玻璃片放在石英片上在用微波管式爐加熱至900℃結(jié)晶30min得到LAGP固態(tài)電解質(zhì)。本章將對微波結(jié)晶溫度和結(jié)晶時間等影響因素進(jìn)行逐步優(yōu)化,得到最佳產(chǎn)物。2.2.2 電池組裝和性能測試

將聚丙烯酸(PAA)溶于去離子水,用磁力攪拌機(jī)攪拌12h,得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的PAA溶液。然后將LiOH按摩爾比1:1加入PAA溶液中,再攪拌12h,得到PAALi溶液。然后將獲得的PAALi溶液以及商業(yè)用的碳納米管（CNT）分別與正極材料LiNi0.5Mn1.5O4和負(fù)極材料氧化釕（RuO2）按照8：2：90[72]的質(zhì)量用球磨罐以200r/min的轉(zhuǎn)速混合2小時�；旌虾蟮碾姌O漿料具有一定的粘性,所以將其從球磨罐中取出時立刻涂布在已經(jīng)干燥并且稱量過的固態(tài)電解質(zhì)表面。在正負(fù)電極涂覆過程中,必須保證涂覆均勻致密。組裝好的全固態(tài)電池在80℃干燥箱內(nèi)放置12h。將干燥后的全固態(tài)電池用等離子濺射儀在兩側(cè)電極上濺射金作為集電極,為后續(xù)的電化學(xué)測試做準(zhǔn)備。在金的濺射過程中,電池的邊緣用透明膠帶覆蓋,濺射后進(jìn)行拋光,以避免陽極和陰極之間的短路。將鋁箔和銅箔分別粘貼在正負(fù)極表面作為電流收集器,并連接到測試電極上。其流程圖如圖2.2所示。最后組裝的全固態(tài)鋰離子電池的示意圖和實物圖如圖2.3所示。為了避免在電化學(xué)測量過程中吸收空氣中的水分,在全電池的兩側(cè)包裹了塑料膜。圖2.3全固態(tài)鋰離子電池的示意圖和實物圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]尖晶石型錳酸鋰正極材料的共沉淀-微波燒成法制備及性能研究[D]. 劉霄昱.華南理工大學(xué) 2019
[2]無機(jī)固態(tài)硫化物電解質(zhì)的制備及性能研究[D]. 費益.電子科技大學(xué) 2018
[3]透氣鋼的制備及性能分析[D]. 吳樹海.華僑大學(xué) 2016
[4]微波輔助燃燒合成NiO粉工藝研究[D]. 吳來紅.蘭州理工大學(xué) 2008



本文編號：2941877